Quyosh radiatsiyasi Havo haroratining kunlik va yillik o'zgarishlari. Atmosferaning issiqlik rejimi

Havo haroratining kunlik va yillik o'zgarishlari.
Havo haroratining kunlik kursi kun davomida havo haroratining o'zgarishi deyiladi - umuman olganda, u er yuzasi haroratining borishini aks ettiradi, lekin maksimal va minimallarning paydo bo'lish momentlari biroz kechikadi, maksimal soat 14:00 da, minimal - keyin sodir bo'ladi. quyosh chiqishi.
Havo haroratining kunlik amplitudasi (kun davomida maksimal va minimal havo harorati o'rtasidagi farq) quruqlikda okean ustidagidan yuqori; yuqori kengliklarga (tropik cho'llarda eng kattasi - 40 0 ​​C gacha) ko'chib o'tganda kamayadi va yalang'och tuproqli joylarda ko'payadi. Havo haroratining kunlik amplitudasining kattaligi iqlimning kontinentalligining ko'rsatkichlaridan biridir. Cho'llarda u dengiz iqlimi bo'lgan hududlarga qaraganda ancha katta.
Havo haroratining yillik o'zgarishi (yil davomida o'rtacha oylik haroratning o'zgarishi) birinchi navbatda joyning kengligi bilan belgilanadi. Havo haroratining yillik amplitudasi - maksimal va minimal o'rtacha oylik haroratlar orasidagi farq.
Havo haroratining geografik taqsimoti yordamida ko'rsatilgan izotermlar - xaritadagi nuqtalarni bir xil haroratga bog'laydigan chiziqlar. Havo haroratining taqsimlanishi zonaldir; yillik izotermlar odatda sublatitudinal zarbaga ega va radiatsiya balansining yillik taqsimotiga mos keladi.
Yil davomida o'rtacha eng issiq parallel 10 0 N.L. harorat bilan 27 0 C bo'ladi termal ekvator. Yozda termal ekvator 20 0 N ga siljiydi, qishda u ekvatorga 5 0 N ga yaqinlashadi. SPda termal ekvatorning siljishi, SPda past kengliklarda joylashgan quruqlik maydoni SPga nisbatan kattaroq bo'lishi va yil davomida yuqori haroratga ega bo'lishi bilan izohlanadi.
Yorqin nur bizni issiq nurlar bilan yoqib yuboradi va radiatsiyaning hayotimizdagi ahamiyati, uning foydalari va zararlari haqida o'ylashga majbur qiladi. Quyosh radiatsiyasi nima? Maktab fizikasi darsi bizni umuman elektromagnit nurlanish tushunchasi bilan tanishishga taklif qiladi. Bu atama materiyaning boshqa shakliga ishora qiladi - materiyadan farq qiladi. Bunga ko'rinadigan yorug'lik va ko'z tomonidan sezilmaydigan spektr kiradi. Ya'ni, rentgen nurlari, gamma nurlari, ultrabinafsha va infraqizil.
Elektromagnit to'lqinlar
Nurlanish manbai-emitter borligida uning elektromagnit to'lqinlari yorug'lik tezligida barcha yo'nalishlarda tarqaladi. Bu to'lqinlar, boshqa har qanday kabi, ma'lum xususiyatlarga ega. Bularga tebranish chastotasi va to'lqin uzunligi kiradi. Harorati mutlaq noldan farq qiladigan har qanday jism radiatsiya chiqarish xususiyatiga ega.
Quyosh sayyoramiz yaqinidagi radiatsiyaning asosiy va eng kuchli manbaidir. O'z navbatida, Yer (uning atmosferasi va yuzasi) radiatsiya chiqaradi, lekin boshqa diapazonda. Sayyoradagi harorat sharoitlarini uzoq vaqt davomida kuzatish Quyoshdan olingan va koinotga tarqaladigan issiqlik miqdori muvozanati haqidagi farazni keltirib chiqardi.
Quyosh nurlanishi: spektral tarkibi
Spektrdagi quyosh energiyasining katta qismi (taxminan 99%) to'lqin uzunligi 0,1 dan 4 mikrongacha bo'lgan diapazonda joylashgan. Qolgan 1% uzunroq va qisqaroq nurlar, shu jumladan radioto'lqinlar va rentgen nurlari. Quyosh nurlanish energiyasining taxminan yarmi biz ko'zimiz bilan idrok etadigan spektrga to'g'ri keladi, taxminan 44% - infraqizil nurlanishda, 9% - ultrabinafshada. Quyosh radiatsiyasi qanday bo'linishini qanday bilamiz? Uning tarqalishini hisoblash kosmik sun'iy yo'ldoshlardan olib borilgan tadqiqotlar tufayli mumkin.
Maxsus holatga tushib, boshqa to'lqin diapazonining qo'shimcha nurlanishini chiqaradigan moddalar mavjud. Masalan, ma'lum bir moddaning yorug'lik chiqishiga xos bo'lmagan past haroratlarda porlash mavjud. Luminesans deb ataladigan bu turdagi nurlanish termal nurlanishning odatiy tamoyillariga mos kelmaydi.
Luminesans hodisasi moddaning ma'lum miqdordagi energiyani singdirishi va moddaning o'z haroratiga qaraganda energiya jihatidan yuqori bo'lgan boshqa holatga (hayajonlangan holat deb ataladigan) o'tishidan keyin sodir bo'ladi. Luminesans teskari o'tish paytida paydo bo'ladi - hayajonlangan holatdan tanish holatga. Tabiatda biz uni tungi osmon porlashi va aurora shaklida kuzatishimiz mumkin.
Bizning yoritgichimiz
Quyosh nurlarining energiyasi sayyoramiz uchun deyarli yagona issiqlik manbai hisoblanadi. Uning chuqurligidan yer yuzasiga keladigan o'z nurlanishi taxminan 5 ming marta kamroq intensivlikka ega. Shu bilan birga, ko'rinadigan yorug'lik - sayyoradagi hayotning eng muhim omillaridan biri - quyosh radiatsiyasining faqat bir qismidir.
Quyosh nurlarining energiyasi kichikroq qismi - atmosferada, kattaroq qismi - Yer yuzasida issiqlikka aylanadi. U erda u suv va tuproqni (yuqori qatlamlarni) isitish uchun sarflanadi, keyin esa havoga issiqlik beradi. Atmosfera va yer yuzasi qizdirilganda, o'z navbatida, sovutish paytida kosmosga infraqizil nurlarni chiqaradi.

Quyosh nurlanishi: ta'rifi

Quyosh diskidan to'g'ridan-to'g'ri sayyoramiz yuzasiga keladigan radiatsiya odatda to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishi deb ataladi. Quyosh uni har tomonga yoyadi. Erdan Quyoshgacha bo'lgan juda katta masofani hisobga olgan holda, er yuzasining istalgan nuqtasida to'g'ridan-to'g'ri quyosh nurlanishini parallel nurlar nurlari sifatida ko'rsatish mumkin, ularning manbai deyarli cheksizdir. Quyosh nurlariga perpendikulyar bo'lgan maydon, shuning uchun uning eng katta miqdorini oladi.
Radiatsiya oqimining zichligi (yoki nurlanish) ma'lum bir sirtga tushgan radiatsiya miqdorining o'lchovidir. Bu vaqt birligiga tushadigan nurlanish energiyasining miqdori. Bu qiymat o'lchanadi - energiya yoritilishi - Vt / m 2 da. Bizning Yerimiz, hamma biladi, Quyosh atrofida ellipsoidal orbitada aylanadi. Quyosh bu ellipsning o'choqlaridan birida joylashgan. Shuning uchun, har yili ma'lum vaqt(yanvar oyi boshida) Yer Quyoshga eng yaqin joyni, boshqasida (iyul oyi boshida) - undan uzoqroqda joylashgan. Bunday holda, energiya yoritilishining kattaligi o'zgaradi teskari proporsiya Quyoshgacha bo'lgan masofa kvadratiga nisbatan.
Yerga yetib kelgan quyosh radiatsiyasi qayerga ketadi? Uning turlari ko'plab omillar bilan belgilanadi. Geografik kenglik, namlik, bulutlilikka qarab, uning bir qismi atmosferada tarqaladi, bir qismi so'riladi, lekin ko'p qismi hali ham sayyora yuzasiga etib boradi. Bunday holda, kichik miqdor aks ettiriladi va asosiysi er yuzasi tomonidan so'riladi, uning ta'siri ostida u isitiladi. Tarqalgan quyosh radiatsiyasi ham qisman yer yuzasiga tushadi, u tomonidan qisman so'riladi va qisman aks etadi. Qolgan qismi koinotga ketadi.

Tarqatish qanday

Quyosh radiatsiyasi bir hilmi? Atmosferadagi barcha "yo'qotishlar" dan keyin uning turlari spektral tarkibida farq qilishi mumkin. Axir, nurlar turli uzunliklar va turlicha tarqaladi va so'riladi. O'rtacha, uning dastlabki miqdorining taxminan 23% atmosfera tomonidan so'riladi. Umumiy oqimning taxminan 26% diffuz nurlanishga aylanadi, shundan keyin 2/3 qismi Yerga to'g'ri keladi. Aslini olganda, bu nurlanishning asl nusxasidan farq qiladigan boshqa turi. Tarqalgan radiatsiya Yerga Quyosh diskidan emas, balki osmon gumbazi orqali yuboriladi. U boshqa spektral tarkibga ega.
Radiatsiyani, asosan, ozonni - ko'rinadigan spektrni va ultrabinafsha nurlarni o'zlashtiradi. Infraqizil nurlanish, aytmoqchi, atmosferada juda kichik bo'lgan karbonat angidrid (karbonat angidrid) tomonidan so'riladi.
Radiatsiyaning tarqalishi, uni zaiflashtirish, spektrning har qanday to'lqin uzunligi uchun sodir bo'ladi. Jarayonda uning zarralari elektromagnit ta'sirga tushib, tushayotgan to'lqinning energiyasini barcha yo'nalishlarda qayta taqsimlaydi. Ya'ni, zarralar energiyaning nuqta manbalari bo'lib xizmat qiladi.

Kunduzi
Tarqalishi tufayli quyoshdan kelayotgan yorug'lik atmosfera qatlamlaridan o'tganda rangini o'zgartiradi. Tarqalishning amaliy ahamiyati kunduzgi yorug'likni yaratishda. Agar Yer atmosferaga ega bo'lmaganida, yorug'lik faqat quyoshning to'g'ridan-to'g'ri yoki aks ettirilgan nurlari yuzasiga tushgan joylarda mavjud bo'lar edi. Ya'ni, atmosfera kun davomida yorug'lik manbai hisoblanadi. Uning yordamida u to'g'ridan-to'g'ri nurlar tushmaydigan joylarda ham, quyosh bulutlar orqasida yashiringanida ham yorug' bo'ladi. Bu sochilish havoga rang beradi - biz osmonni ko'k rangda ko'ramiz.

Quyosh radiatsiyasiga yana nima ta'sir qiladi? Loyqalik omilini ham chegirmaslik kerak. Axir radiatsiyaning zaiflashishi ikki yo'l bilan sodir bo'ladi - atmosferaning o'zi va suv bug'lari, shuningdek, turli xil aralashmalar. Yozda chang darajasi oshadi (atmosferadagi suv bug'ining tarkibi kabi).
Umumiy radiatsiya
Bu er yuzasiga to'g'ridan-to'g'ri va tarqoq nurlanishning umumiy miqdorini bildiradi. Bulutli havoda jami quyosh radiatsiyasi kamayadi.
Shu sababli, yozda umumiy radiatsiya tushdan oldin o'rtacha undan keyingiga qaraganda yuqori bo'ladi. Va yilning birinchi yarmida - ikkinchisiga qaraganda ko'proq.
Yer yuzasidagi umumiy radiatsiya bilan nima sodir bo'ladi? U erga etib borish, u asosan tuproq yoki suvning yuqori qatlami tomonidan so'riladi va issiqlikka aylanadi, uning bir qismi aks etadi. Ko'zgu darajasi er yuzasining tabiatiga bog'liq. Yoritilgan quyosh radiatsiyasining uning sirtga tushgan umumiy miqdoriga foizini ifodalovchi ko'rsatkich sirt albedosi deb ataladi.
Yer yuzasining o'z-o'zidan nurlanishi tushunchasi o'simliklar, qor qoplami, suv va tuproqning yuqori qatlamlari tomonidan chiqariladigan uzun to'lqinli nurlanish sifatida tushuniladi. Sirtning radiatsiya balansi uning so'rilishi va chiqarilishi o'rtasidagi farqdir.

Samarali radiatsiya

Qarama-qarshi radiatsiya deyarli har doim quruqlikdan kamroq ekanligi isbotlangan. Shu sababli, er yuzasi yuklaydi issiqlik yo'qotilishi. Er yuzasining ichki nurlanishi va atmosfera nurlanishi o'rtasidagi farq samarali nurlanish deb ataladi. Bu aslida energiyaning aniq yo'qotilishi va natijada kechasi issiqlik.
U kunduzi ham mavjud. Ammo kun davomida u so'rilgan nurlanish bilan qisman qoplanadi yoki hatto bloklanadi. Shuning uchun er yuzasi kunduzi kechaga qaraganda issiqroq.
Radiatsiyaning geografik tarqalishi haqida
Yerda quyosh nurlanishi yil davomida notekis taqsimlanadi. Uning taqsimlanishi zonal xususiyatga ega va radiatsiya oqimining izolyatsion chiziqlari (teng qiymatlarni ulash nuqtalari) kenglik doiralari bilan bir xil emas. Bu nomuvofiqlik dunyoning turli mintaqalarida atmosferaning turli darajadagi bulutliligi va shaffofligi tufayli yuzaga keladi.
Yil davomida jami quyosh radiatsiyasi past bulutli atmosferaga ega subtropik cho'llarda eng katta qiymatga ega. Ekvatorial kamarning o'rmonli hududlarida u ancha kam. Buning sababi bulutlilikning kuchayishi. Bu ko'rsatkich ikkala qutbga qarab kamayadi. Ammo qutblar hududida u yana ortadi - shimoliy yarim sharda u kamroq, qorli va biroz bulutli Antarktida mintaqasida - ko'proq. Okeanlar yuzasidan o'rtacha quyosh radiatsiyasi materiklarga qaraganda kamroq.
Erning deyarli hamma joyida sirt ijobiy radiatsiya balansiga ega, ya'ni bir vaqtning o'zida radiatsiya oqimi samarali nurlanishdan kattaroqdir. Antarktida va Grenlandiyaning muzli platolari bundan mustasno.

Biz global isishga duch kelyapmizmi?

Lekin yuqorida aytilganlar yer yuzasining yillik isishi degani emas. Yutilgan nurlanishning ortiqcha qismi suv fazasi o'zgarganda (bug'lanish, bulutlar ko'rinishidagi kondensatsiya) yuzaga keladigan atmosferaga sirtdan issiqlik oqib chiqishi bilan qoplanadi.
Shunday qilib, Yer yuzasida radiatsiyaviy muvozanat mavjud emas. Ammo termal muvozanat mavjud - issiqlikning kirib kelishi va yo'qolishi turli yo'llar bilan, shu jumladan radiatsiya bilan muvozanatlanadi.
Karta balansini taqsimlash
Er sharining bir xil kengliklarida radiatsiya balansi okean yuzasida quruqlikka qaraganda kattaroqdir. Buni okeanlardagi radiatsiyani yutuvchi qatlam katta qalinlikka ega bo'lishi bilan izohlash mumkin, shu bilan birga u erda samarali nurlanish quruqlikka nisbatan dengiz sathining sovuqligi tufayli kamroq bo'ladi.
Uning tarqalish amplitudasining sezilarli tebranishlari cho'llarda kuzatiladi. Quruq havoda yuqori samarali radiatsiya va past bulutlilik tufayli balans pastroq. Muson iqlimi bo'lgan hududlarda kamroq darajada pasayadi. Issiq mavsumda u erda bulutlilik kuchayadi va so'rilgan quyosh radiatsiyasi bir xil kenglikdagi boshqa hududlarga qaraganda kamroq.
Albatta, asosiy omil, o'rtacha yillik quyosh radiatsiyasi bog'liq bo'lgan, ma'lum bir hududning kengligi. Ultrabinafsha nurlarining rekord "qismlari" ekvator yaqinida joylashgan mamlakatlarga boradi. Bu Shimoliy-Sharqiy Afrika, uning sharqiy qirg'og'i, Arabiston yarim oroli, Avstraliyaning shimoli va g'arbi, Indoneziya orollarining bir qismi, Janubiy Amerikaning g'arbiy qirg'og'i.
Evropada Turkiya, Ispaniyaning janubi, Sitsiliya, Sardiniya, Gretsiya orollari, Frantsiya qirg'oqlari (janubiy qismi), shuningdek, Italiya, Kipr va Krit mintaqalarining bir qismi yorug'lik va nurning eng katta dozasini oladi. radiatsiya.
Biz-chi?
Rossiyada quyosh umumiy radiatsiyasi, bir qarashda, kutilmagan tarzda taqsimlanadi. Mamlakatimiz hududida, g'alati darajada, palmani ushlab turadigan Qora dengiz kurortlari emas. Quyosh nurlarining eng katta dozalari Xitoy va Severnaya Zemlya bilan chegaradosh hududlarga to'g'ri keladi. Umuman olganda, Rossiyada quyosh radiatsiyasi unchalik kuchli emas, bu bizning shimoliy hududlarimiz tomonidan to'liq tushuntiriladi. geografik joylashuvi. Quyosh nurlarining minimal miqdori shimoli-g'arbiy mintaqaga - Sankt-Peterburgga, atrofdagi hududlar bilan birga boradi.
Rossiyada quyosh radiatsiyasi Ukrainadan past. U erda eng ko'p ultrabinafsha nurlanish Qrimga va Dunaydan keyingi hududlarga tushadi, ikkinchi o'rinda Ukrainaning janubiy viloyatlari bilan Karpat tog'lari joylashgan.
Gorizontal yuzaga tushadigan jami (to'g'ridan-to'g'ri va tarqoq) quyosh radiatsiyasi oylar bo'yicha maxsus ishlab chiqilgan jadvallarda berilgan. turli hududlar va MJ / m 2 da o'lchanadi. Misol uchun, Moskvada quyosh radiatsiyasi qish oylarida 31-58 dan yozda 568-615 gacha.
Quyosh nurlanishi haqida
Quyosh tomonidan yoritilgan sirtga tushadigan insolyatsiya yoki foydali nurlanish miqdori har xil sharoitlarda katta farq qiladi. geografik nuqtalar. Yillik insolyatsiya megavattlarda kvadrat metr uchun hisoblanadi. Misol uchun, Moskvada bu qiymat 1,01, Arxangelskda - 0,85, Astraxanda - 1,38 MVt.
Uni aniqlashda yil fasli (qishda yorug'lik va kun uzunligi kamroq), erning tabiati (tog'lar quyoshni to'sib qo'yishi mumkin), hududga xos ob-havo sharoiti - tuman kabi omillarni hisobga olish kerak. , tez-tez yomg'ir va bulutli. Yorug'likni qabul qiluvchi tekislik vertikal, gorizontal yoki qiya yo'naltirilishi mumkin. Insolyatsiya miqdori, shuningdek, Rossiyada quyosh radiatsiyasining taqsimlanishi geografik kenglikni ko'rsatuvchi shahar va mintaqalar bo'yicha jadvalda guruhlangan ma'lumotlardir.